Dans une année définie par des obstacles, une équipe de fusées étudiantes de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign a persévéré. En travaillant ensemble sur cinq fuseaux horaires, ils ont conçu avec succès un moteur de fusée hybride qui utilise de la paraffine et un nouveau mélange d'oxyde nitreux et d'oxygène appelé Nytrox. L'équipe a pour objectif de lancer une fusée avec le nouveau moteur lors du Concours interuniversitaire de fusée et d'ingénierie 2021.

« La propulsion hybride alimente le vaisseau spatial touristique suborbital de Virgin Galactic et le développement de ce moteur a été un défi. Nos étudiants font maintenant l'expérience de ces défis et apprennent à les surmonter, " a déclaré le conseiller pédagogique de l'équipe Michael Lembeck.

L'année dernière, l'équipe a été témoin d'un certain nombre de pannes catastrophiques avec des moteurs hybrides utilisant du protoxyde d'azote. Le propulseur surchauffait fréquemment dans le désert du Nouveau-Mexique, où se déroule le concours IREC. Lembeck a déclaré que cela avait motivé l'équipe à trouver un carburant alternatif qui pourrait rester stable à température. Nytrox a fait surface comme la solution au problème.

Lorsque l'équipe a commencé à travailler sur le moteur au cours du semestre de printemps dernier, l'enthousiasme à l'idée d'effectuer des essais hydrostatiques du navire-citerne d'oxydant au sol s'est rapidement transformé en frustration car l'équipe ne disposait pas d'un emplacement d'essai sûr.

Le chef d'équipe Vignesh Sella a déclaré :"Nous avions prévu d'effectuer le test à l'installation d'essais de moteurs à réaction à la retraite de l'aéroport de Willard de l'Université d'État. Mais le ministère de l'Ingénierie aérospatiale a interrompu tous les tests jusqu'à ce que les exigences de sécurité puissent être satisfaites."

Sella a dit qu'ils étaient découragés au début, mais s'est rallié en créant une réunion d'examen de la sécurité avec un autre groupe de fusées d'étudiants pour examiner leurs options.

« À la suite de cette rencontre, nous avons élaboré un plan pour faire avancer le projet. L'équipe hybride a rigoureusement évalué nos procédures de sécurité, et fait réviser nos travaux par le Dr Dassou Nagassou, le responsable du laboratoire de recherche en aérodynamique. Il est devenu une grande ressource pour nous, et un mentor très utile."

Sella et Andrew Larkey ont également approché l'Université Purdue pour tirer parti de leur vaste expérience dans le domaine de la propulsion des fusées. Ils ont contacté Chris Nielson, étudiant diplômé et directeur de laboratoire à Purdue. Ils ont effectué des examens de conception préliminaires par téléphone et ont finalement été invités à effectuer leurs tests hydrostatiques et à écoulement à froid aux laboratoires Purdue de Zucrow, une installation dédiée aux essais de propulsion de fusée avec plusieurs experts du domaine sur place.

« Nous avons envoyé quelques membres là-bas pour repérer l'emplacement et prendre des notes avant d'y amener toute l'équipe pour un test, " dit Sella. " Ces réunions, des relations, et avances, bien qu'ils puissent sembler faciles et faciles à établir, étaient ardues et difficiles à atteindre. Ce fut un grand soulagement pour nous d'avoir le soutien du ministère, un expert en appareils sous pression comme mentor, et les Laboratoires Zucrow à la disposition de notre équipe."

Le résumé étendu, que l'équipe avait soumis bien plus tôt à la conférence AIAA Propulsion and Energy, supposé que le moteur aurait été assemblé et testé avant le début du processus de documentation. Le chef d'équipe, Vignesh Sella, a déclaré qu'il souhaitait documenter les données des tests difficiles mais qu'il a dû changer de tactique en mars. Le passage du campus à des cours en ligne uniquement a également réduit toutes les activités en personne, y compris ceux des organisations étudiantes enregistrées comme ISS.

« Comme les perturbations causées par COVID-19 nous obligeaient à travailler à distance, nous avons fait pivoter le document en nous concentrant sur la documentation des processus de conception et des décisions que nous avons prises pour le moteur. Cela nous a permis de travailler à distance et de terminer un article qui n'était pas trop éloigné du résumé original. Nos membres, dont certains sont internationaux, rencontrés sur Zoom et Discord pour travailler virtuellement sur le papier, sur cinq fuseaux horaires, " dit Sella.

Sella a déclaré que lui et toute l'équipe étaient fiers de ce qu'ils ont accompli et qu'ils "revenaient cet automne avec vengeance".

L'Illinois Space Society est un organisme technique, professionnel, et organisation étudiante de sensibilisation à l'éducation à l'U of I dans le département de génie aérospatial. La société se compose de 150 membres actifs. L'équipe du moteur de fusée hybride se composait de 20 membres et est l'un des cinq projets techniques au sein de l'ISS. Le projet a commencé en 2013 dans le but de construire un moteur-fusée hybride à petite échelle avant de passer à un moteur à grande échelle. Le moteur de fusée hybride à petite échelle a été construit avec succès et chauffé à chaud à l'été 2018, donnant les résultats de test positifs nécessaires pour passer à la conception et à la fabrication d'un moteur à grande échelle.

« Une fois que le moteur a terminé ses tests, la prochaine tâche sera d'intégrer le moteur dans le véhicule fusée, " a déclaré Sella " Cela nécessitera d'adapter les composants matériels de vol clés dans les contraintes géométriques d'un tube de fusée et de fixer structurellement le moteur au véhicule. "

En juin 2021, la fusée sera transportée à Spaceport America dans Truth or Consequences pour son premier lancement.

Le papier, "Développement d'un moteur de fusée hybride Nytrox-Paraffine, " a été publié dans le Forum AIAA sur la propulsion et l'énergie 2020 .